专利名称：一种带自动脱模机构的半固态金属微触变成形装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及金属微成形装置，尤其涉及一种带自动脱模机构的半固态金属微触变成形装置。
背景技术：
随着微型零件的需求量不断增大，20世纪90年代出现了将传统塑性加工工艺应用于大批量制造微型金属元件的微成形技术。微成形是指以塑性加工的方法生产至少在二维方向上尺寸处于亚毫米级的零件或结构技术。它继承了传统塑性加工技术生产效率高、 材料利用率高、力学性能好等优点。半固态金属成形技术产生于20世纪70年代，Flemings教授领导的研究团队发现金属材料在凝固过程中经强力搅拌后，枝晶网络骨架被打碎，成为近球状组织，这时的半固态金属具有成形时所需要的优异性能，易于通过普通方法进行加工。该技术是一种生产效率高、近无余量精确成形技术，成形件尺寸精度高，表面平整光滑，内部组织致密且晶粒细小，力学性能好。半固态金属成形技术主要有触变成形和流变成形两种工艺。触变成形是指将半固态浆料冷却凝固成坯料后，根据产品尺寸下料，再重新加热到半固态温度，然后进行成形加工。流变成形是将经搅拌获得的半固态浆料在保持其半固态温度的条件下直接进行半固态加工。目前半固态金属触变成形技术占据主导地位。半固态金属微触变成形是微成形与半固态金属触变成形相结合的技术，该技术可以与传统的金属塑性加工工艺相结合，其载体就是微成形装置。目前，对于半固态金属微触变成形的研究还不够全面和深入，也就限制了对微成形装置的研究，因此仍没有建立有关半固态金属微成形装置方面比较系统的设计理论。为了实现半固态金属微触变成形技术的产业化，从而提供一种适合大批量、高效率和低成本的加工工艺，就使得微成形装置的设计和制造是微成形工艺实现的关键。中国发明专利(申请号200810162180)公开了一种超声振动辅助半固态金属微触变成形方法及装置。此装置在下模的下端设有下模电加热器，下模与超声变幅杆连接，在下模中安装下模热电偶，冲头的上端与上模连接，上模上端设有上模电加热器，上模与压杆连接，上模中安装上模热电偶。此装置避免了微加工过程中缩孔等缺陷，改善了半固态金属微触变成形效果，但是会造成脱模的困难，影响生产效率。中国发明专利(申请号200710087193. 9)公开了一种具有独立加温自动脱模功能的模具。此模具在上模和下模中安装加热装置，模具中还装有自动脱模装置器、复位定位推拉杆和复位弹簧。该模具具有独立加温以及自动脱模的功能，但只可用于注塑成型，不能用于半固态金属微触变成形。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种带自动脱模机构的半固态金属微触变成形装置， 解决了半固态金属微触变成形过程中无法脱模的问题，安装不同的模具，用来加工不同形状和尺寸的零件。本实用新型采用的技术方案是本实用新型的上模上端通过螺钉与上模连接杆连接，上模连接杆与压力机上横梁连接，上模和上模连接杆的中心孔中安装第一加热棒，位于第一加热棒下端的上模安装第一热电偶，上模连接杆置于上卸料板孔中，上卸料板用拉杆和螺母与下卸料板连接；底板通过螺栓固定于压力机上面，下模置于压板中，压板通过螺钉与底板连接；下模的上端安装在下卸料板孔中，位于下卸料板中下模的上端安装第二热电偶；第二加热棒和垫圈置于下模的中心孔中，加热棒安放在垫圈上面，套筒嵌在下卸料板和下模之间；试样放置在下模上表面；上模和下模同轴线安装。所述的下模上表面开有圆孔或者圆孔阵列。本实用新型具有的有益效果是(1)解决了半固态金属微触变成形过程中无法脱模的问题，提高了生产效率；(2) 该装置中可以安装不同的上下模具，用来加工不同形状和尺寸的零件，可以重复使用，扩大模具的使用范围，有效地降低了设备的成本。所述的装置可以用于加工形状和尺寸不同的零件，可以应用于生产带微凸台阵列结构的自热型醇类重整制氢微通道反应器的反应载体。
图1是本实用新型的装配结构原理图(触变成形前)。图2是本实用新型的装配结构原理图(触变成形中)。图3是本实用新型的装配结构原理图(触变成形后)。图4是该装置的上模的俯视图。图5是图4的A-A剖视图。图6是装置的下模的俯视图。图7是图6的A-A剖视图。图8是图6的B-B剖视图。图中1.上模连接杆，2.螺母，3.上卸料板，4.拉杆，5.螺钉，6.第一加热棒，7.第一热电偶，8.上模，9.试样，10.套筒，11.第二热电偶，12.下卸料板，13.下模，14.第二加热棒，15.压板，16.垫圈，17.底板，18.螺钉，19.螺栓。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8所示，本实用新型的上模8上端通过螺钉5与上模连接杆1连接，上模连接杆1与压力机上横梁连接，上模8和上模连接杆1的中心孔中安装第一加热棒6，位于第一加热棒6下端的上模8安装第一热电偶7，上模连接杆 1置于上卸料板3孔中，上卸料板3用拉杆4和螺母2与下卸料板12连接；底板17通过螺栓19固定于压力机上面，下模13置于压板15中，压板15通过螺钉18与底板17连接；下模13的上端安装在下卸料板12孔中，位于下卸料板12中下模13的上端安装第二热电偶 11 ；第二加热棒14和垫圈16置于下模12的中心孔中，加热棒14安放在垫圈16上面，套筒9嵌在下卸料板12和下模13之间；试样9放置在下模上表面；上模8和下模13同轴线安装。所述上模8的中部加工出深孔，用于放置第一加热棒6 ；上模8的侧面开小孔，用于放置第一热电偶7 ；下模13采用热作模具钢H13制造，而且需要淬火处理。所述的下模13上表面开有圆孔或者圆孔阵列；而且下模内部开孔，用于放置第二加热棒和垫圈，下模端部也开小孔，用于放置第二热电偶；下模采用H13热作模具钢制造， 并且需要淬火处理。所述的上模8的下表面和下模13的上表面以及微圆孔内表面的精度要高。有利于降低成形过程中的摩擦力。所述的套筒10要能嵌入下卸料板12和下模13之间，当加工不同工件而需要更换下模时，可以加工对应的套筒，要求套筒内孔的尺寸与下模端部一致，使得套筒可以置于下模与下卸料板中。所述的下模13、垫圈16与压板15，它们的底部要开出相同尺寸的槽，便于第二加热棒14的导线引出。所述的上模8、下模13、套筒10和垫圈16采用H13热作模具钢制造，螺母2、螺钉 5以及螺栓19采用标准件，其余零件均采用45号钢制造。所述的试样9可以采用半固态金属，即将试样9加工成半固态，再进行微触变成形。该装置的具体实施过程如下(1)如图1所示，先利用上模第一加热棒6和下模第二加热棒14对模具进行加热， 加热的过程中利用上模第一热电偶7和下模第二热电偶11分别实时测量上模8和下模13 的温度。将上模第一加热棒6、下模第二加热棒13、上模第一热电偶7和下模第二热电偶11 与多通道温控仪相连，通过改变控制参数来实现对上模8和下模13的温度进行实时的检测与控制，从而获得精确的微触变成形温度条件。(2)如图1所示，试样9在置于下模13的上表面之前，采用电磁感应加热装置对试样9进行加热，并且加热到半固态温度区间。试样9可由A356铝合金等常见的半固态合金加工得到。(3)如图1所示，当上模8和下模13达到预设温度，此时试样9也加热到半固态， 便可将试样9夹持于下模13的上表面。启动压力机，由程序控制的压力机开始通过上模8 和下模13对试样9进行半固态微触变成形加工。(4)如图2所示，微触变成形结束后，停止对上模8和下模13的加热，压力机保压一段时间。(5)如图3所示，升起压力机上横梁，上模连接杆1带着上模8上行，当上模连接杆 1与上卸料板3接触后，会带动上卸料板3 —起上行，此时下卸料板12随着上行，从而带动套筒10运动，由于套筒10与下卸料板12属于过盈配合，和下模13属于间隙配合，套筒10 拉出下模13中的试样9，完成脱模动作。(6)重复上述的步骤，可以实现连续的加工。(7)需要说明的是，如果要加工不同形状和尺寸的工件，只需要重新做下模13和套筒10，应该保证下模13能置于现有装置的压板15和下卸料板12中，还要保证套筒10能嵌入下模13和下卸料板12之间。这样可实现该装置的重复使用，降低设备的生产成本。
权利要求1.一种带自动脱模机构的半固态金属微触变成形装置，其特征在于上模(8)上端通过螺钉( 与上模连接杆(1)连接，上模连接杆(1)与压力机上横梁连接，上模(8)和上模连接杆(1)的中心孔中安装第一加热棒(6)，位于第一加热棒(6)下端的上模(8)安装第一热电偶(7)，上模连接杆(1)置于上卸料板(3)孔中，上卸料板(3)用拉杆(4)和螺母 (2)与下卸料板(12)连接；底板(17)通过螺栓(19)固定于压力机上面，下模(13)置于压板(1 中，压板(1 通过螺钉(18)与底板(17)连接；下模(1 的上端安装在下卸料板 (12)孔中，位于下卸料板(12)中下模(13)的上端安装第二热电偶(11)；第二加热棒(14) 和垫圈(16)置于下模(12)的中心孔中，加热棒(14)安放在垫圈(16)上面，套筒(9)嵌在下卸料板(1 和下模(1 之间；试样(9)放置在下模上表面；上模(8)和下模(1 同轴线安装。
2.根据权利要求1所述的一种带自动脱模机构的半固态金属微触变成形装置，其特征在于所述的下模(13)上表面开有圆孔或者圆孔阵列。
专利摘要本实用新型公开了一种带自动脱模机构的半固态金属微触变成形装置。该装置中上模通过螺钉与上模连接杆连接，上模连接杆与压力机上横梁连接，上模中安装加热棒和热电偶；上模连接杆套入上卸料板孔中，上卸料板用拉杆和螺母与下卸料板连接；底板通过螺栓固定于压力机上；下模置于压板和下卸料板中，压板通过螺钉与底板连接；下模安装热电偶、加热棒和垫圈，加热棒放在垫圈上；套筒嵌入下卸料板和下模间；工作时试样置于下模上表面。本实用新型解决了半固态金属微触变成形过程中无法脱模的问题，提高了生产效率；可以安装不同的上下模具，用来加工不同形状和尺寸的零件，可重复使用，扩大模具的使用范围，有效地降低设备的成本。
文档编号B21D45/08GK202079192SQ20112013685
公开日2011年12月21日 申请日期2011年4月27日 优先权日2011年4月27日
发明者唐培 , 姚喆赫, 梅德庆, 沈辉, 陈子辰 申请人:浙江大学